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2 0 1 2年 7月 第4 0卷 第 l 3期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 1 3 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 1 3 ． 0 5 0 基于 A M E S i m液压元件设计库的 液压系统建模与仿真研究 张宪宇 ，陈小虎 ，何 庆飞 ，万俊盛 第二炮兵工程学院5 0 1 室，陕西西安 7 1 0 0 2 5 摘要以某液压实验台为研究对象，运用 A M E S i m对液压系统进行仿真分析。建立液压系统的 H C D仿真模型；进行特 性仿真，并与物理特性进行对比，验证了 H C D仿真模型的正确性；运用所建立的 H C D仿真模型对影响液压缸运动速度的 因素进行分析，给出不同的流量、活塞缸直径、活塞杆直径及泄漏影响液压缸运动速度的量化对比曲线，从而为液压系统 的设计及故障诊断提供依据。 关键词A ME S i m软件；H C D库；液压系统；建模与仿真 中图分类号T H 1 3 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 1 31 7 23 M o de l i ng a n d S i mul a t i o n Re s e a r c h o f Hy dr a u l i c S y s t e m Ba s e d o n Hy d r a ul i c Co mp o ne n t De s i g n Li b r a r y o f AM ESi m Z H A N G X i a n y u ，C H E N X i a o h u ，H E Q i n g f e i ，WA N J u n s h e n g 5 0 1 S e c t i o n o f t h e S e c o n d A r t i l l e r y E n g i n e e r i n g C o l l e g e ，X i ’ a n S h a a n x i 7 1 0 0 2 5 ，C h i n a A b s t r a c t A h y d r a u l i c s y s t e m t e s t b e d w a s t a k e n a s r e s e a r c h o b j e c t ，a n d A M E S i m w a s u s e d f o r s i m u l a t i o n a n a l y s i s ．T h e H C D s i mu l a t i o n mo d e l o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m w a s b u i l t ． I n o r d e r t o v e ri f y t h e c o r r e c t n e s s o f the mo d e l ，c h a r a c t e ris t i c s s i mu l a t i o n wa s p r o c e e d e d a n d c o mp a r e d w i t h p h y s i c a l c h a r a c t e ris t i c s ． T h e HCD s i mu l a t i o n mo d e l wa s u s e d t o a n a l y z e t h e c h a r a c t e r i s t i cc t o m wh i c h i n fl u e n c e d h y d r a u l i c a c t u a t o r v e l o c i t y ． T h e q u a n t i fi c a t i o n c o n t r a s t c u r v e s o f h y d r a u l i c a c t u a t o r v e l o c i t y w e r e g o t t e n，wh i c h w e r e i n fl u e n c e d b y fl o w，p i s t o n d i a me t e r ，p i s t o n r o d d i a me t e r a n d l e a k a g e ．I t p r o v i d e s b a s i s f o r h y d r a u l i c s y s t e m d e s i g n a n d f a u l t d i a g n o s i s ． Ke y wo r d s AME S i m s o ft wa r e ； HC D l i b r a r y ； Hy d r a u l i c s y s t e m ； Mo d e l i n g a n d s i mu l a t i o n 液压仿真软件 A ME S i m中的 H C D 液压元件设 计库功能强大，能够根据需要，自主设计液压元 件 ，为液压系统 的设计提供帮助。 作者应用 A M E S i m软件中的机械库、控制库、液 压库以及液压元件设计库建立液压系统的仿真模型， 利用液压缸运动速度公式对仿真模型进行验证 ，实现 物理 系统模型化 ，通过设置系统模型中影响液 压缸运 动速度 的参数 ，量化影响液压缸运动速度的因素 ，为 液压缸设计和故障诊断提供有效数据。 1 建立液压系统仿真模型 以某液压实验台为研究对象，液压实验台的组成 及原理 图如 图 1 所示 。 在 A ME S i m草 图 模 式 S k e t c h M o d e 下 ，根 据 液压缸测试系统实验原理，运用液压库、液压元件设 计库和机械库构建液压系统的仿真模型，并组成一个 液压系统性能的测试模型。液压测试试验台仿真模型 如图 2 所示 。 l 油箱2 、1 9 、2 2 一截 止闽3 一节流 阀4 液压泵5 电机 6 、1 1 、1 2 、1 6 流量计7 一油滤8 、2 o _电磁抉向阀9 、l 0一 单向 节流阀 l 3 、l 4 一节流截止阀 l s _液压缸l 7 、2 l _ 一 压力表 l 8 、2 3 溢流阀2 4 一 转速计2 5 、3 l 一加速度传感器2 6 、2 8 、2 9 、3 0 压力传感器2 7 位移传感器 图 1 液压测试试 验台原理图 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 2 l 作者简介张宪宇 1 9 8 2 一 ，男 ，硕士研究生，研究方向为装备技术保障。Em a i l z x y 1 8 9 9 1 6 3 ． c o n。 1 7 4 机床与液压 第4 O卷 q △ p 2 式 中q 表示 流量 ； 是由孔口的形状 、尺寸和液体性质决定的系 数 ； A表示孔 口的通流 面积 ； △ p表示孔口两端的压差。 设 定溢 流 阀 R V 2 压强分 别 为 6和 l 0 M P a ，进行仿真试验， 得到时 间与速 度关 系 曲线如图 4所示。可 见 ，压 强 越 大 ，流 量 越 大 ，运 动 速 度 越 大。 4 ． 2活塞 缸 直 径 对 运动速 度 的影 响 设 定 活 塞 缸 直 径分别 为 1 0 0和 2 0 0 m m，进 行 仿 真 试 验，得 到时 间与 速 度关 系曲线 如 图 5 所 示 。可 见 活 塞 缸 直 径 越 大 ，运 动 速度越小 。 4 ． 3 活 塞 杆 直 径 对运动 速度 的影 响 喜 一 一 一 一 一 ＼ 二二6。。MMPpa 圣 ．t 。{ ＼ ～ ～ 一 一 一 j ／ I ol ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ tl 譬． 1 ⋯⋯⋯⋯ 0 2 4 6 8 10 t l s 图 5 活塞缸直径对运 动速度的影响 设定活塞杆直径分别为 5 0和 8 0 m m进行仿真试 验，得到时间与速度关系曲线如图6所示。可见活塞 杆直径越大 ，运动速度越大。 -7 “ 5 {_ ⋯] - - 50 m m ；{ { ⋯ 。⋯ 。 { 。I -5{ }L 一 一 一 一 一 ． 1 0{ _ 1 1 l 旱 ； -广 1 图 6 活塞杆直径对运动速度的影响 4 ． 4液压缸泄漏对运动速度的影响 液压缸泄 漏对 运动 速度 的影 响很 难 进行 量化 比 较，利用仿真试验可以得到液压缸泄漏对运动速度的 影响 的量化 曲线 ，对 研究泄漏故障有很好 e 的指导 意义 。设 定 液 0 压缸 B A F 1直 径 间 隙 - 5 分 别 为0 ． 0 0 1 和一加 5 m m，进 行 仿 真 试 验 ，得 到 时间 与速 度 关 系 曲 线 如 图 7所 示 。可 见 ，泄 漏 延缓 了运动加速时 间。 5结论 o 2 4 6 8 l O t ／ s 图 7 泄漏对运动 速度 的影响 该仿真试验有效验证了液压系统中影响液压缸运 动的因素，并将流量、活塞缸和活塞杆直径、泄漏对 液压缸运动速度的影响进行 了量化 ，得 到了仿真试验 曲线。该仿真试验为液压缸的设计和故障诊断提供了 有效的依据，开辟了一条液压仿真试验的新途径。 参考文献 【 1 】 李新德． 液压系统故障诊断与维修技术手册[ M] ． 北京 中国电力 出版社 ， 2 0 0 9 ． 【 2 】 孙成通， 陈国华， 蒋学华 ， 等． 液压系统仿真技术与仿真 软件研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 1 0 1 1 1 4 ． 【 3 】付永领， 祁晓野． A M E S i m系统建模和仿真 从入门到精 通[ M] ． 北京 北京航空航天大学出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 4 】梁晓娟． 基于 A ME S i m三位四通阀动态仿真研究[ J ] ． 煤 矿机电 ， 2 0 0 9 5 3 4 3 6 ． 【 5 】 冯静， 李卫民， 甘元强． 基于A M E S i m的溢流阀动态特性 研究[ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 9 9 4 1 4 3 ． 【 6 】G a o Y， K O N G x， Z H A N G Q ． Wa v e l e t A n a l y s i s f o r P i s t o n P u m p F a u l t D i a g n o s i s [ C] ／ ／ I n t e r n a t i o n a l O ff - H i g h w a y P o we r p l a n t Co n g r e s s ， 2 0 0 2 ． 【 7 】 余锐平， 肖 世耀 ， 罗成辉． 基于A M E S i m的液压增压缸的 仿真分析[ J ] ． 佛山陶瓷， 2 0 1 0 2 2 5 2 7 ． 【 8 】 王世明． 工程机械液压系统故障监测诊断技术的现状和 发展趋势[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 9 ， 3 7 2 1 7 51 8 0 ． 【 9 】陈阳国， 曾良才， 吕敏建． 基于 A M E S i m的液压位置伺服 系统故障仿真[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 7 ， 3 5 9 2 1 5 2】 6． 上接第 1 6 9页 【 7 】杨永立． 六 自由度运动平台的仿真研究 [ J ] ． 工程机械 文摘 ， 2 0 0 9 1 2 2 2 4 ． 【 8 】杨达毅， 陈丽敏． 基于 S o l i d Wo r k s 的六 自由度液压平台 运动仿真[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 8 ， 3 6 9 1 2 71 2 9 ． 【 9 】郑建荣． A D A M S虚拟样机技术入门与提高[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 1 O 】 苏力刚， 韩寿松 ， 刘相波． 基于 U G的六 自由度平台机构 运动仿真[ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 5 2 4 0 4 1 ． 【 1 1 】刘丽凤． 基于 U G和A D A M S 的六自由度机械手三维实 体动画仿真[ J ] ． 机电技术 ， 2 0 1 0 1 4 5 4 7 ． 【 1 2 】 李伟， 于连国， 王妍玮． A D A M S 在虚拟样机仿真分析中 的应用[ J ] ． 机电产品开发与创新， 2 0 1 0 ， 2 3 3 9 6 9 7 ． 【 1 3 】 盖永军， 潘春萍， 王静泉， 等． 基于 A D A M S的并联机构 运动学仿真 [ J ] ． 长春理工大学学报 自然科学 版， 2 0 1 0 ， 3 3 2 7 37 4 ． m m 1 ． 一 l }_ 0 5 | _ 一 ． 一 一 、 l h ． h ● ● 一 ～ 一 T 一 一 一 一 一 『
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